Биологические науки / 2.Структурная ботаника и биохимия растений.

Проф., д.м.н. Конкабаева А.Е., доц., к.б.н. Ишмуратова М.Ю.,

доц., к.б.н. Тлеукенова С.У.

Карагандинский государственный университет им. академика Е.А. Букетова, Казахстан

Влияние загрязнения медью на всхожесть семенного материала некоторых двудольных и однодольных растений

В настоящее время человечество в полной мере ощутило глобальный экологический кризис, который однозначно указывает на антропогенную интоксикацию биосферы, быстрое сокращение биоразнообразия, деградацию природных экосистем на огромных пространствах. По имеющимся данным, в процессе дальнейшего развития производительных сил антропогенная нагрузка на окружающую среду может удваиваться каждые 10-15 лет. Хищническая эксплуатация природных ресурсов привела к повсеместному заражению вредными веществами огромных территорий, уничтожению миллионов гектаров плодородных почв, истреблению больших площадей леса и общей деградации биосистемы [1]. Важно отметить, что с экологических позиций те или иные компоненты вносятся не просто в воду, атмосферный воздух или почву – объектом загрязнения всегда является экосистема (биогеоценоз). Избыток одних веществ в природной среде или просто наличие в ней других веществ (новых примесей) означает изменение режимов экологических факторов. При этом нарушаются процессы обмена веществ, снижается интенсивность ассимиляции продуцентов, а значит, и продуктивность биоценоза в целом [2]. Накопление токсичных соединений осуществляется по закону прогрессивного накопления токсичных веществ в трофических цепях: концентрирование вещества в экосистеме или пищевой цепи возрастает на высших трофических уровнях по сравнению с низшими [3.4]. Начальным элементом этой цепи является техногенная деятельность человека, затем почва, которая аккумулирует в себе экотоксиканты. Далее они могут мигрировать в растения (корма), затем в организм животных и в конечном итоге накапливаться в продукции животноводства [5-9]. Накопление тяжелых металлов в почве способствует нарушению роста и развития растений.

Целью настоящего исследования являлось – изучение семенной всхожести семян некоторых однодольных (овес посевной) и двудольных (фасоль красная) растений на фоне загрязнения солями меди.

Объекты и методика. Объектами исследований были семена фасоли красной и овса посевного. Оценку семенной всхожести и энергии прорастания проводили на чашках Петри на 2-слойной фильтровальной бумаге [10]. В контроле семена смачивали дистиллированной водой, в опытных вариантах – растворами сульфата меди в следующих концентрациях ионов меди: 3,0; 30,0; 300,0 мг/л, 3 г/л.

Результаты и их обсуждение. Проращивание семенного материала проводили в течение 2-х недель. Результаты показали, что в различных вариантах опыта прорастание семян происходит по-разному (рисунок 1, 2).

Варианты опыта: ряд 1 – контроль, ряд 2 – 3 мг/л, ряд 3 – 30 мг/л, ряд 4 – 300 мг/л, ряд 5 – 3 г/л; дни прорастания: 1 – 3-ий, 2 – 5-ый, 3 – 10-ый, 4 – 14-ый

Рисунок 1 – Динамика прорастания семян фасоли красной (в %) на фоне загрязнения солями меди

Варианты опыта: ряд 1 – контроль, ряд 2 – 3 мг/л, ряд 3 – 30 мг/л, ряд 4 – 300 мг/л, ряд 5 – 3 г/л; дни прорастания: 1 – 3-ий, 2 – 5-ый, 3 – 10-ый, 4 – 14-ый

Рисунок 2 – Динамика прорастания семян овса посевного (в %) на фоне загрязнения солями меди

Таким образом, мы может наблюдать, что контрольные варианты и опытный вариант при концентрации меди 3 мг/л (значения ПДК) показали максимальные значения всхожести и энергии прорастания (таблица 1).

Таблица 1 – Семенная всхожесть и энергия прорастания фасоли и овса при различных вариантах опыта

Вид	Вариант опыта	Всхожесть, %	Энергия прорастания, %
Фасоль красная	Контроль	70,0±2,6	100,0
	Медь 3 мг/л	76,7±2,1	100,0
	Медь 30 мг/л	86,7±3,4	93,3±3,6
	Медь 300 мг/л	73,3±1,9	86,7±2,6
	Медь 3 г/л	0	20,0±05
Овес посевной	Контроль	66,7±2,0	88,3±2,4
	Медь 3 мг/л	58,2±1,7	65,0±2,2
	Медь 30 мг/л	73,3±1,6	78,3±3,2
	Медь 300 мг/л	56,6±0,9	58,4±0,8
	Медь 3 г/л	0	0

Семена всходят дружно, конечные значения прорастания близки к 100 %. При повышении концентрации меди отмечено снижение показателей прорастания семян. Так, при концентрации 3 г/л семена фасоли дали единичные всходы, тогда как семена овса не проросли.

Отмечены и различия в формировании проростков растений. На фоне высоких концентраций меди (от 300 мг/л до 3 г/л) наблюдалось не полное развертывание листовых пластин, недоразвитие гипокотиля и редукция корневой системы. Растения, выращенные при концентрации меди 30 мг/л, развивались с нормальной морфологией, но отставали по параметрическим показателям.

Таким образом, наши исследования показали, что загрязнение медью в дозе от 30 мг/л отрицательно сказывается на росте и развитии проростков как однодольных, так и двудольных растений.

Работа выполнена в рамках грантового проекта Комитета науки МОН РК «Оценка накопления тяжелых металлов в почве, воде, растениях и животных Центрального Казахстана и выявление токсичности растительных пищевых поллютантов при кратковременном и длительном воздействии на экспериментальных животных» (2015-2017 гг.).

Литература:

1. Концепция экологической безопасности РК. «Казахстанская правда». - 1996, от 1 июня; Концепция экологической безопасности РК на 2004-2015 гг.

2. Стадницкий Г.В. Экология: учеб.для вузов. 7-е изд. – СПб: Химиздат, 2002. – 288 с.

3. Колесников С.И., Казеев К.Ш., Вальков В.Ф. Экологические последствия загрязнения почв тяжелыми металлами. - Ростов-на-Дону: Изд-во СКНЦ ВШ, 2000. - 232 с.

4. Околелова А.А. Экологические аспекты качества продуктов животноводства // Совершенствование технологий производства и переработка продукции животноводства: материалы Всеросс. науч.-практ. конф. – Волгоград: РПК «Политехник», 2005. – Ч. 2. – С. 259-262.

5. Абрамова Т.Н., Кузнецов В.К., Исамов Н.И. Источники поступления тяжелых металлов и их воздействие на агроэкосистемы// Материалы 2-й межд. науч.-практ. конф.Тяжелые металлы, радионуклиды и элементы-биофилы в окружающей среде. – Семипалатинск, 2002. –Т.2. – С. 413-416.

6. Бокова Т.И. Закономерности детоксикации антропогенных загрязнителей (тяжелых металлов) в системе почва – растение – животное – продукт питания человека // Автореф. дис. д-ра биол. наук. – Красноярск, 2005. – 31 с.

7. Детоксикация тяжелых металлов в системе почва – растение – животное – продукт питания человека: метод. Рекомендации. – Новосибирск: Изд-во Новосибирский аграрный ун-т, 2005. - 41 с.

8. Палагина И.А., Шаманова Т.С. Характеристика качества продукции по токсичным элементам// Пищевая технология. – 2002. – №1. – С. 71-72.

9. Симениоди Д.Д. Биолого-ресурсный потенциал молодняка крупного рогатого скота и свиней в условиях разных экологических зон РСО-Алания // Автореф. дис. … канд. биол. наук. – Владикавказ, 2006. – 22 с.

10. Зорина М.С., Кабанов С.П. Определение семенной продуктивности и качества семян интродуцентов // Сб. науч. тр. Методики интродукционных исследований в Казахстане. - Алма-Ата: Наука, 1976, с. 75-85.